参考链接：https://blog.csdn.net/sdfgh2046/article/details/5830807
https://blog.csdn.net/xtzmm1215/article/details/46810597
https://blog.csdn.net/ltag0110rtag/article/details/7315040
1. 5大内存区域
C++内存区域分为5个区域，分别是堆，栈，自由存储区，全局/静态存储区和常量存储区。
栈：
由编译器在需要的时候分配，在不需要的时候自动清除的变量存储区。里面通常是局部变量，函数参数等。
堆：
由new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个new对应一个delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表
自由存储区：
由malloc等分配的内存块，和堆十分相似，不过它使用free来结束自己的生命。
全局/静态存储区：
全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，在以前的c语言中。全局变量又分为初始化的和未初始化的，在c++里面没有这个区分了，他们共同占用同一块内存。
常量存储区：
这是一块比较特殊的存储区，里面存放的是常量，不允许修改。
补充：C语言中内存区域
1. 栈区 ： 由编译器自动分配释放
2. 堆区 ： 一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收
3. 静态区：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。- 程序结束释放
4. 文字常量区：另外还有一个专门放字符串常量的地方。- 程序结束释放
5. 程序代码区：存放2进制代码。
在函数体中定义的变量通常是在栈上，用malloc， calloc， realloc等分配内存的函数分配得到的就是在堆上。这种将内存分配由C程序控制，是很多错误产生的根源，忘记释放空间会导致“内存泄漏”，它会逐渐耗尽大量内存以至于操作系统可能崩溃。过早的释放指针会造成“悬摆指针”，会造成指针指向程序不想访问的位置。Java使用自动的内存分配和无用单元回收机制来防止类似的错误发生。在所有函数体外定义的是全局量，加了static修饰符后不管在哪里都存放在全局区（静态区），在所有函数体外定义的static变量表示在该文件中有效，不能extern到别的文件用，在函数体内定义的static表示只在该函数体内有效。另外，函数中的“adgfdf”这样的字符串存放在常量区。
2.示例程序
int a = 0; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
int main()
{
int b;//栈
char s[] = "abc";//栈
char *p2; //栈
char *p3 = "123456"; //123456/0在常量区，p3在栈上。
static int c =0； //全局（静态）初始化区
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
//分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456"); //123456/0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
} 3.堆栈理论知识
（1）申请方式
栈：
由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间
堆：
需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new运算符
如p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
（2）申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，
会 遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内 存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大 小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
（3）申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结 构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是 一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
（4）申请效率的比较：
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。
（5）堆和栈中的存储内容
栈： 在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。
当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。
（6）存取效率的比较
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
对应的汇编代码
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，在根据edx读取字符，显然慢了。
（7）小结：
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。
4.C++内存区域中堆和栈的区别：
具体地说，现代计算机（串行执行机制），都直接在代码底层支持栈的数据结构。这体现在，有专门的寄存器指向栈所在的地址，有专门的机器指令完成数据入栈出栈的操作。这种机制的特点是效率高，支持的数据有限，一般是整数，指针，浮点数等系统直接支持的数据类型，并不直接支持其他的数据结构。因为栈的这种特点，对栈的使用在程序中是非常频繁的。对子程序的调用就是直接利用栈完成的。机器的call指令里隐含了把返回地址推入栈，然后跳转至子程序地址的操作，而子程序中的ret指令则隐含从堆栈中弹出返回地址并跳转之的操作。C/C++中的自动变量是直接利用栈的例子，这也就是为什么当函数返回时，该函数的自动变量自动失效的原因。
和栈不同，堆的数据结构并不是由系统（无论是机器系统还是操作系统）支持的，而是由函数库提供的。基本的malloc/realloc/free 函数维护了一套内部的堆数据结构。当程序使用这些函数去获得新的内存空间时，这套函数首先试图从内部堆中寻找可用的内存空间，如果没有可以使用的内存空间，则试图利用系统调用来动态增加程序数据段的内存大小，新分配得到的空间首先被组织进内部堆中去，然后再以适当的形式返回给调用者。当程序释放分配的内存空间时，这片内存空间被返回内部堆结构中，可能会被适当的处理（比如和其他空闲空间合并成更大的空闲空间），以更适合下一次内存分配申请。这套复杂的分配机制实际上相当于一个内存分配的缓冲池（Cache），使用这套机制有如下若干原因：
1. 系统调用可能不支持任意大小的内存分配。有些系统的系统调用只支持固定大小及其倍数的内存请求（按页分配）；这样的话对于大量的小内存分类来说会造成浪费。
2. 系统调用申请内存可能是代价昂贵的。系统调用可能涉及用户态和核心态的转换。
3. 没有管理的内存分配在大量复杂内存的分配释放操作下很容易造成内存碎片。
从以上知识可知，栈是系统提供的功能，特点是快速高效，缺点是有限制，数据不灵活；而栈是函数库提供的功能，特点是灵活方便，数据适应面广泛，但是效率有一定降低。栈是系统数据结构，对于进程/线程是唯一的；堆是函数库内部数据结构，不一定唯一。不同堆分配的内存无法互相操作。栈空间分静态分配和动态分配两种。静态分配是编译器完成的，比如自动变量（auto）的分配。动态分配由alloca函数完成。栈的动态分配无需释放（是自动的），也就没有释放函数。为可移植的程序起见，栈的动态分配操作是不被鼓励的！堆空间的分配总是动态的，虽然程序结束时所有的数据空间都会被释放回系统，但是精确的申请内存/ 释放内存匹配是良好程序的基本要素。
管理方式不同：
栈是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对于堆来说，释放由程序员完成，容易产生内存泄漏。
空间大小不同：
一般来讲，在32为系统下面，堆内存可达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定空间大小的，例如，在vc6下面，默认的栈大小好像是1M。当然，也可以自己修改：打开工程。 project-->setting-->link，在category中选中output，然后再reserve中设定堆栈的最大值和 commit。
能否产生碎片：
对于堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题。
生长方向不同：
对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向；对于栈来讲，它的生长方式是向下的，是向着内存地址减小的方向增长。
分配方式不同：
堆都是动态分配的；栈有静态和动态两种分配方式。静态分配由编译器完成，比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行、但栈的动态分配和堆是不同的，它的动态分配由编译器进行释放，无需我们手工实现。
分配效率不同：
栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。堆则是c/c++库函数提供的，机制很复杂。库函数会按照一定的算法进行分配。显然，堆的效率比栈要低得多。
进程内存中的映像，主要有代码区，堆（动态存储区，new/delete的动态数据），栈，静态存储区
内存区域地址从低到高的方向：代码区，静态存储区，堆，栈
堆”和“栈”是独立的概念平常说的“堆栈”实际上是两个概念：“堆”和“栈”。在英文中，堆是heap，栈是stack，不知道什么时候，什么原因，在中文里，这两个不同的概念硬是被搞在一起了，所以，围绕这个混合词所发生的误解和争执这几年就没有断过。
“栈”一般是由硬件（CPU）实现的，CPU用栈来保存调用子程序（函数）时的返回地址，高级语言有时也用它作为局部变量的存储空间。
“堆”是个实实在在的软件概念，使用与否完全由编程者“显示地（explicitly）”决定，如malloc。
程序经过编译连接生成执行程序后，堆和栈的起始地址就已经确定了（具体说，是通过“连接程序”），在一个具有反向增长的栈的CPU上，数据空间可表示如下：
低 ->｜－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
｜ 全局量（所有已初始化量 .data， ｜
｜ 未初始化量 .bss ） ｜
堆起始->｜－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
｜ 堆向高地址增长 ｜
｜ ｜
｜ ｜
｜ 自由空间 ｜
｜ ｜
｜ ｜
｜ 栈向低地址增长 ｜
高 栈起始->｜－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
程序示例说明：
void f()
{
int* p=new int[5];
}这条短短的一句话就包含了堆与栈，看到new，我们首先就应该想到，我们分配了一块堆内存，那么指针p呢？他分配的是一块栈内存，所以这句话的意思就是：在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p.在程序会先确定在堆中分配内存的大小，然后调用operator new分配内存，然后返回这块内存的首地址，放入栈中，他在VC6下的汇编代码如下： 这条短短的一句话就包含了堆与栈，看到new，我们首先就应该想到，我们分配了一块堆内存，那么指针p呢？他分配的是一块栈内存，所以这句话的意思就是：在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p.在程序会先确定在堆中分配内存的大小，然后调用operator new分配内存，然后返回这块内存的首地址，放入栈中，他在VC6下的汇编代码如下
00401028 push 14h
0040102A call operator new (00401060)
0040102F add esp，4
00401032 mov dword ptr [ebp-8]，eax
00401035 mov eax，dword ptr [ebp-8]
00401038 mov dword ptr [ebp-4]，eax
这里，我们为了简单并没有释放内存，那么该怎么去释放呢？是delete []p么？这是为了告诉编译器：我删除的是一个数组，VC6就会根据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。
5.堆栈冲突
在内存中，“堆”和“栈”共用全部的自由空间，只不过各自的起始地址和增长方向不同，它们之间并没有一个固定的界限，如果在运行时，“堆”和 “栈”增长到发生了相互覆盖时，称为“栈堆冲突”，系统肯定垮台。由于开销方面的原因，各种编译在实现中都没有考虑解决这个问题，只有靠设计者自己解决，比如增加内存等。